Abstract The principal aim of this study was to explore associations between systemic inflammatory status and periodontal inflammation and tissue destruction. The study population consisted of 61 patients with chronic periodontitis, 30 periodontally healthy control subjects, and 80 subjects with type 1 diabetes mellitus (T1DM). The T1DM subjects were periodontally treated and re-examined eight weeks after completion of the treatment. The periodontal measures included plaque, probing depth (PD), bleeding on probing (BOP) and attachment level (AL). The serum levels of interleukin (IL)-6, tumor necrosis factor (TNF)-α, and interleukin (IL)-10, as well as the gingival crevicular fluid (GCF) level of matrix metalloproteinase (MMP)-8 were analyzed using commercially available ELISA assays, and serum high density lipoprotein (HDL) level using direct enzymatic methods. Serum IL-6 level associated significantly with the extent of inflamed periodontal pockets in T1DM subjects. Moreover, serum IL-6 modulated local periodontal inflammation in T1DM patients; periodontal healing turned out to be poorer in subjects with a high level of serum IL-6 than in those with a low level. Serum TNF-α/IL-10 ratio was three times higher in chronic periodontitis patients than in periodontally healthy control subjects. In T1DM subjects a significant inverse association between serum HDL level and the extent of inflamed periodontal pockets was found; subjects with a low serum HDL level presented 50% more inflamed periodontal sites than subjects with a high serum HDL level. A significant association between GCF MMP-8 level in shallow crevices and the extent of periodontal attachment loss in chronic periodontitis patients was observed. In conclusion, we focused on analyzing associations between systemic inflammatory status and periodontal conditions. According to our results, periodontal inflammation/infection is associated with systemic inflammatory status using serum IL-6, TNF-α/IL-10 ratio and HDL as indicators. Also, a high level of MMP-8 in GCF in shallow crevices could be indicative of higher susceptibility to periodontal infection and tissue destruction. / Tiivistelmä Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella hampaiden kiinnityskudosten tulehduksen (pardodontiitti) ja siihen liittyvän inflammaation yhteyttä systeemiseen tulehdustilaan. Tutkimusaineistoon kuului 61 yleistervettä potilasta, joilla oli kohtalaisesti tai pitkälle edennyt parodontiitti, 30 yleistervettä yksilöä, joiden hampaiden kiinnityskudokset olivat terveet/lähes terveet (kontrolliryhmä), sekä 80 tyypin 1 diabetes mellitus (T1DM) potilasta, joilla esiintyi vaihtelevasti parodontiittia. T1DM potilaiden parodontiitti hoidettiin, ja heidät tutkittiin uudelleen kahdeksan viikon kuluttua hoidon päättymisestä. Tutkittavilta tarkastettiin plakin määrä, ientaskujen syvyys, ienverenvuoto ja hampaiden kiinnityskudoksen menetys. Systeemistä tulehdustilaa mitattiin käyttäen seerumin interleukiini (IL)-6, tuumorinekroosifaktori (TNF)-α ja interleukiini (IL)-10 tasoja. Lisäksi määritettiin ientaskunesteen matriksimetalloproteinaasi (MMP)-8 taso. Kaikki edellä mainitut tulehduksen välittäjäainetasot määritettiin käyttäen ELISA-menetelmää. T1DM potilaiden seerumin IL-6 pitoisuuden ja tulehtuneiden ientaskujen määrän välillä vallitsi positiivinen yhteys. Lisäksi havaittiin, että seerumin korkea IL-6 taso heikensi parodontiitin paranemista. T1DM potilailla havaittiin käänteinen yhteys seerumin HDL-pitoisuuden ja tulehtuneiden ientaskujen määrän välillä. Tutkittavilla, joilla seerumin HDL-taso oli matala (<1.35 mmol/l), oli 50 % enemmän tulehtuneita ientaskuja kuin niillä, joilla HDL-taso oli korkea (≥1.35). Parodontiitti-ryhmässä seerumin TNF-α/IL-10 suhde oli kolminkertainen verrattuna kontrolliryhmän vastaavaan ilmentäen voimakkaampaa matala-asteista tulehdusta parodontiitti-potilailla. Matalista (<4 mm) ientaskuista kerätyn ientasunesteen MMP-8 pitoisuuden ja parodontiitin vaikeusasteen välillä vallitsi merkittävä postiivinen yhteys parodontiitti-potilailla. Yhteenvetona, systeemisen tulehdustilan ja hampaiden kiinnityskudosten välillä vallitsee kaksisuuntainen yhteys; toisaalta parodontiitti lisää matala-asteista systeemistä tulehdustilaa ja toisaalta kohonnut systeeminen tulehdustila lisää alttiutta parodontiittiin ja siihen liittyvään inflammaatioon. Lisäksi ientaskunesteen korkea MMP-8 pitoisuus matalissa ientaskuissa voi merkitä lisääntynyttä alttiutta parodontiumin alueen tulehdukselle ja kudostuholle.

DNA methylation is the most recognizable epigenetic mechanism. In general, DNA hypomethylation is associated with increased gene expression whereas DNA hypermethylation is associated with decreased gene expression. To date, little is known about the role of DNA methylation in the pathophysiology of preeclampsia. In this study, we examined the differences in DNA methylation in omental arteries of normal pregnant and preeclamptic women using the high throughput Illumina HumanMethylation27 BeadChip assay. We found 1,685 genes with a significant difference in DNA methylation at a false discovery rate of < 10% with many inflammatory genes having reduced methylation. The thromboxane synthase gene was the most hypomethylated gene in preeclamptic women as compared to normal pregnant women. When we examined the expression of thromboxane synthase in omental arteries of normal pregnant and preeclamptic women we found it to be significantly increased in preeclamptic women. The increased expression was observed in vascular smooth muscle cells, endothelial cells and infiltrating neutrophils. Experimentally induced DNA hypomethylation increased the expression of thromboxane synthase in the neutrophil-like HL-60 cell line, whereas tumor necrosis factor α (TNFα), a neutrophil product, increased its expression in cultured human vascular smooth muscle cells (VSMC). These finding suggest that DNA methylation and release of TNFα by infiltrating neutrophils could contribute to the increased expression of thromboxane synthase in systemic blood vessels of preeclamptic women, contributing to the hypertension and coagulation abnormalities. We also explored the possible contribution of DNA methylation to the altered expression of genes involved in collagen metabolism in preeclampsia. Several matrix metalloproteinase (MMP) genes, including MMP1 and MMP8, were significantly less methylated in preeclamptic women, whereas TIMP and COL genes were either significantly more methylated or had no significant change in their DNA methylation status. Experimentally induced DNA hypomethylation increased the expression of MMP-1, but not TIMP-1 or COL1A1, in cultured VSMCs and increased the expression of MMP-1 and MMP-8 in HL-60 cells. These findings suggest that DNA methylation contributes to the imbalance in genes involved in collagen metabolism in blood vessels of preeclamptic women.

Abstract Cardiovascular diseases (CVD), and especially atherosclerotic vascular diseases (ASVD), are the largest cause of morbidity and premature death worldwide. Coronary heart disease (CHD) and cerebrovascular disease (stroke) are common and severe manifestations of ASVD. Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease and lipoprotein metabolism disorder. If the regulation of inflammatory process is disturbed, the systemic release of pro-inflammatory mediators, including matrix metalloproteinases (MMPs), may lead to a low-grade systemic inflammation, which is a risk factor for CVDs. MMPs are enzymes that are responsible for the degradation of the extracellular matrix (ECM) during growth and tissue renewal but also in many pathological conditions. These ECM degrading proteases and their regulators play an important role in atherogenesis and subsequent plaque rupture, leading to acute cardiovascular manifestations. The pivotal role of MMPs in atherosclerosis has raised interest in the development of drug therapies targeting these proteases. Doxycycline has inhibitory effects on some MMPs in addition to its antimicrobial properties. The main objective of this thesis project was to investigate the potential of these inflammatory mediators as biomarkers, risk factors, and therapeutic targets in CVD. The special focus was on MMP-8 and its main regulator, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1. The results of this study show that a high serum MMP-8 concentration indicates an acute cardiac condition and predicts a future CVD event. In addition to MMP-8, MMP-7 is a potential biomarker for incident CVD. The balance between these MMPs and their tissue inhibitor may indicate vulnerability to plaque rupture. Measurement of serum MMP-8 concentration is reliable, anti-invasive and inexpensive and can be done in hospital settings. We also show that regular-dose doxycycline decreases the systemic inflammatory burden in patients with earlier myocardial infarction and is a promising anti-inflammatory therapy in the prevention of CVDs with relatively minor side effects. In conclusion, MMP-8 and TIMP-1 can be considered inflammatory risk markers of CVD events and death, and they can be utilized both for diagnostic and screening purposes. The inhibition of MMP-8 by doxycycline may reduce the systemic inflammatory burden in patients with myocardial infarction. / Tiivistelmä Sydän- ja verisuonisairaudet, erityisesti ateroskleroottiset valtimosairaudet, ovat maailman yleisin sairastuvuuden ja ennenaikaisen kuoleman syy. Sepelvaltimotauti ja aivohaveri ovat ateroskleroottisen valtimosairauden yleisiä ja vakavia ilmenemismuotoja. Ateroskleroosi on krooninen tulehduksellinen sairaus ja lipoproteiiniaineenvaihdunnan häiriö. Jos tulehdustapahtuma häiriintyy, elimistöön vapautuvat tulehdusvälittäjäaineet, kuten matriksin metalloproteinaasit (MMP), voivat aiheuttaa elimistön matala-asteisen tulehduksen, joka on sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijä. MMP:t ovat entsyymejä, jotka pilkkovat solunväliainetta kasvun ja kudosten uusiutumisen mutta myös monien tautitilojen yhteydessä. Nämä soluväliainetta hajottavat proteaasit ja niiden säätelijät ovat tärkeässä roolissa ateroskleroottisen plakin muodostumisessa ja repeämisessä, joka johtaa äkillisiin sydäntautitapahtumiin. Matriksin metalloproteinaasien keskeinen rooli ateroskleroosissa on herättänyt kiinnostusta niihin kohdistuvan lääkehoidon kehittämiseen. Doksisykliinillä on joidenkin MMP-entsyymien toimintaa estävä vaikutus antimikrobiaalisten ominaisuuksiensa lisäksi. Tämän väitöskirjatutkimuksen päätavoitteena oli tutkia näiden tulehdusvälittäjäaineiden mahdollisuuksia biomarkkereina, riskitekijöinä ja lääkehoidon kohteena sydän- ja verisuonisairauksissa. Erityinen kiinnostuksen kohde oli MMP-8 ja sen pääsäätelijä ja kudosestäjä, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että seerumin korkea MMP 8 pitoisuus viittaa akuuttiin sydäntautiin ja ennakoi tulevaa sydäntautitapahtumaa. MMP-8:n lisäksi MMP-7 on lupaava sydäntapahtuman biomarkkeri. Näiden matriksin metalloproteinaasien ja niiden kudossäätelijä TIMP-1:n välinen tasapaino voi liittyä ateroskleroottisen plakin haurauteen. Seerumin MMP-8:n mittaus on luotettavaa, kajoamatonta ja edullista, ja mahdollista toteuttaa myös sairaalaolosuhteissa. Näytämme myös, että doksisykliini vähentää elimistön tulehdustaakkaa sydäninfarktin sairastaneilla potilailla ja että se on sydäntautien ehkäisyssä lupaava anti-inflammatorinen lääke, jolla on suhteellisen vähän sivuvaikutuksia. Johtopäätöksenä on, että MMP-8:aa ja TIMP-1:tä voidaan pitää lupaavina sydän- ja verisuonitautien sekä kuoleman biomarkkereina sekä diagnostiikka- että seulontakäytössä. Lisäksi tutkimustulokset osoittavat, että MMP-8:n esto doksisykliinillä voi vähentää elimistön tulehdustaakkaa sydänkohtauksen sairastaneilla potilailla.

No description available.